人體能量——不同能量間可相互轉(zhuǎn)化
眾所周知，人體運動可以產(chǎn)生大量能量，科研人員把人類的許多運動，比如行走、跳舞、穿衣等方式都與轉(zhuǎn)化能量聯(lián)系在了一起，怎樣把這些能量變成能源成了一些科學(xué)家感興趣的話題。
這種聯(lián)想并不是天方夜譚，科學(xué)家早就從理論上證明此種想法是可行的。依據(jù)能量守恒的原則，自然界不同的能之間可以相互轉(zhuǎn)化，這些能包括動能、機械能、電能和熱能等。
人體能量系統(tǒng).jpg圖冊1/3以上的人體能量被浪費掉
據(jù)測算，一個體重50公斤的人一晝夜所消耗的熱量約2500千卡，若將這些熱量收集起來，可將50公斤的水從0℃加熱到50℃。有科學(xué)研究認(rèn)為，一個人一生中有1/3以上的能量被白白浪費掉，全世界有60多億人口，如能將這部分人體生物能開發(fā)利用起來，就相當(dāng)于建造了10座百萬千瓦級的核電站。
而人體的大部分能量是在維持各個器官運轉(zhuǎn)以及人體運動的狀態(tài)中散發(fā)出來的，如果能將這些能量再轉(zhuǎn)化成電能，將是人類應(yīng)對全球能源危機的另一種出路。
人體的動能和熱能轉(zhuǎn)化成能源有三種模式：動能—機械能—電能、動能—熱能和熱能—熱能的回收。怎樣把人體動能轉(zhuǎn)化成其他能量，成了科研人員的目標(biāo)。
——動就有能——能量轉(zhuǎn)換原理早已得到應(yīng)用
為把人體的動能轉(zhuǎn)化成電能，科學(xué)人員做了諸多嘗試，最初的是自動手表、手搖微型發(fā)電器等。
自動手表是大家不陌生的東西，“小東西，大道理”，它的工作原理，可以讓我們領(lǐng)會一些很重要的知識。自動手表是在普通機械手表的基礎(chǔ)上，增加了一部分自動機構(gòu)裝置，通過戴表人在日常生活中手臂運動的作用自動上發(fā)條。在自動機構(gòu)中，由重錘(自動擺陀)擺動，通過自動上條輪系和原動系相聯(lián)而實現(xiàn)自動上條這一特殊功能。利用這個方式，就可以達(dá)到動能—機械能的轉(zhuǎn)化。
手搖發(fā)電器也是大家近幾年慢慢熟悉的東西，市面上已經(jīng)有相關(guān)產(chǎn)品。手搖發(fā)電是把人的機械能轉(zhuǎn)化為動能。這個原理的應(yīng)用范圍比較廣泛，比如，電筒和收音機通過手搖微發(fā)電器產(chǎn)生的能量就可以重新被充電。
自動手表、手搖發(fā)電器用到的都是最基本的能量轉(zhuǎn)化原理，但是通過這些原理，更多的用于轉(zhuǎn)化人體能量的裝置將被開發(fā)出來。
——奇思妙想——“人體電池”能量多多
從這些基本的原理得到啟發(fā)，法國科研人員發(fā)明了一種“人體電池”，即能把身體運動產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化成電能的微型裝置。
這個裝置被固定在人的髖部，在髖部運動的作用下，利用慣性原理，一個質(zhì)量為50克、兩端拴有彈簧且經(jīng)過磁化的慣性重塊在一個10厘米長的圓筒里上下移動，圓筒的內(nèi)壁上環(huán)繞著線圈。重塊的運動形成感應(yīng)電動勢，最后被收集起來，形成電流。
“人體電池”經(jīng)科研人員反復(fù)試驗表明，其所產(chǎn)生的電能足夠滿足各種便攜電器的需要，人們將可以隨時隨地、隨心所欲地使用隨身攜帶的手機、手提電腦、計算器、全球定位裝置等，而不用擔(dān)心電池會在關(guān)鍵時刻耗盡。對于那些必須隨身攜帶呼吸輔助裝置或體內(nèi)安裝了人造心臟膜的患者，這種裝置帶來的便利就更大了，因為他們再也不用為不斷更換電池而操心了。
跳舞可以產(chǎn)生能量
如果把改裝后的“人體電池”放到腳下，那么就可以有更多的用途。
在同一原理基礎(chǔ)上成立的第一個綠色夜總會WATT，位于荷蘭的鹿特丹市。該夜總會建立在彈性材料上的舞池，收集到的能量能夠給室內(nèi)的照明系統(tǒng)和音響設(shè)備提供大部分的電能。
人體能量的開發(fā)...圖冊
另外，利用相關(guān)原理，香港的加利福尼亞健美俱樂部，已經(jīng)開始回收會員們運動所產(chǎn)生的能量，來照明健身房。
膝上“發(fā)電機”產(chǎn)生電能
研究發(fā)現(xiàn)，一個人走一步能產(chǎn)生6—8瓦的電能。但是，能量怎樣回收，回收效果是否理想，這個結(jié)果值得大家等待。
不過，最近，英國西蒙菲沙大學(xué)人體運動學(xué)專家MaxDonelan發(fā)明了“人體發(fā)電機”，在腿部安上一個重1.6公斤的皮帶連著的機械裝置，就可以發(fā)電。
Donelan稱，這個裝置受到了混合燃料汽車剎車制動時產(chǎn)生的能量再循環(huán)利用的啟發(fā)，并利用了電磁在振動中產(chǎn)生電流的物理原理，在人體運動時，這個裝置就將小腿和膝關(guān)節(jié)進(jìn)行有規(guī)律的運動所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)為電能。
穿衣也能產(chǎn)生能量
穿襯衫這個簡單的動作也可以被轉(zhuǎn)化為電能。美國喬治亞理工學(xué)院王中林研究員發(fā)現(xiàn)，利用氧化鋅納米光纖和芳綸纖維，人體的任何活動都可轉(zhuǎn)化為能源。
由于納米氧化鋅具備其本體塊狀材料所不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等，根據(jù)特殊的設(shè)計，配上絕緣性的新型材料(芳綸纖維正好滿足了絕緣性的條件)，可以把機械能轉(zhuǎn)換成電能。此項研究正在進(jìn)行中。
人類釋放的熱能也能回收
人體產(chǎn)生甚至是人體釋放的能量是可以回收的。在瑞典，每天在斯德哥爾摩中央火車站穿梭的25萬旅客釋放的熱量就足夠給一棟樓供暖?！安挥么蜷_窗子釋放這些熱量，我們可以用通風(fēng)系統(tǒng)把它們收集起來。”瓊霍斯特房產(chǎn)公司的卡爾·桑德姆說。這些熱量通過簡單的管道和泵可以加熱循環(huán)水和供樓房取暖。
這個設(shè)想聽起來很新奇，理論上也可行，但是在具體的實施上令人擔(dān)憂。因為不打開窗子，雖然熱量不散發(fā)出去，但是室內(nèi)環(huán)境還是令人擔(dān)憂。
6月15日，我國第18個全國節(jié)能宣傳周正式啟動，主題是“依法節(jié)能全民行動”。在居高不下的油價給世界政治、經(jīng)濟(jì)和人民生活帶來巨大壓力之際，開展全民節(jié)約能源具有特別重要的意義。
而科學(xué)家們面對能源短缺及環(huán)境惡化的挑戰(zhàn)，正努力尋找更具可持續(xù)性和更加生態(tài)的新型能源。目前，一些科學(xué)家們正在研究將人體的動能轉(zhuǎn)化為能源。
納米發(fā)電衣，“綠色發(fā)電”零污染
據(jù)英國《自然》雜志報道，美國華裔科學(xué)家王中林領(lǐng)導(dǎo)的科研小組最新研制出一種能產(chǎn)生電能的新型納米纖維。借助這種“纖維納米發(fā)電機”，走路、心跳這樣司空見慣的運動將來都能用來發(fā)電。整個過程無排放、無污染，堪稱最具潛力的“綠色發(fā)電”。
據(jù)報道，現(xiàn)年47歲的王中林是美國佐治亞理工學(xué)院教授、著名材料學(xué)家。實驗過程中，他們把凱夫拉合成纖維放入化學(xué)溶液中，在纖維絲上鍍上氧化鋅。鍍在纖維絲上的氧化鋅會徑向生長，“長”出直徑僅為頭發(fā)1/1800的納米線。長滿納米線的纖維絲就像“女士卷發(fā)用的發(fā)卷”。將兩個“發(fā)卷”平行放置，給其中一個鍍金或其他金屬，金屬可以和氧化鋅形成類似二極管的導(dǎo)電效應(yīng)。然后在馬達(dá)帶動下，兩個“發(fā)卷”相互錯動摩擦，一拉一松。由于氧化鋅的“壓電效應(yīng)”，納米線的形變便可產(chǎn)生電能。
據(jù)了解，王中林等人的這項成果其最大吸引力在于，只要衣服穿上身無須做任何特別的動作，織物就可自行發(fā)電。王中林說：“這項研究的重點在于如果你被風(fēng)吹、聽到聲波或者受到震動，衣服都會發(fā)電，你不必做特殊的運動。”簡單地說，“只要你能動，就能發(fā)電?！?nbsp;
利用纖維成功進(jìn)行納米發(fā)電，意味著“發(fā)電衣”等柔性、可彎曲的發(fā)電體在不遠(yuǎn)的將來都會成為現(xiàn)實，甚至微風(fēng)吹動的帳篷也能發(fā)電。
人體能量系統(tǒng)圖圖冊
心臟起搏器、植入式耳蝸、血糖監(jiān)測儀……醫(yī)學(xué)的進(jìn)步使得人類健康越來越依賴于各種電子設(shè)備?？茖W(xué)家還在嘗試多種可植入電子設(shè)備的研制和開發(fā)，比如大腦刺激器，有的能夠阻斷饑餓信號，具有減肥功能；有的可治療帕金森氏癥或者慢性疼痛。另外還有一些傳感器，可用于檢測癌癥或心臟病發(fā)作時肌體發(fā)出的警告信號。不過，所有這些植入式設(shè)備都有一個缺陷：雖然它們的輸出功率都很小，大約不過10微瓦或者幾毫瓦，但是一旦電量耗盡，周期性地更換電池不僅麻煩而且也相當(dāng)不現(xiàn)實。比如，心臟病人不得不每隔幾年就得重新接受一次手術(shù)更換起搏器電池，每次費用多達(dá)2萬美元。
為此，研究人員試圖找到一種一勞永逸的方法，那就是利用人體內(nèi)部能量來為這些醫(yī)療設(shè)備供電。這當(dāng)然不是什么神秘的超自然力，而是將身體內(nèi)部儲存的化學(xué)能、身體釋放出來的熱能或者肌肉脈動產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)化為電能。研究人員希望，未來的醫(yī)療設(shè)備可以良性“寄生”在人體內(nèi)，在需要的時候從人體內(nèi)部能量中“偷取”一點點來維持正常運轉(zhuǎn)。
人體內(nèi)有“1000節(jié)AA電池”
葡萄糖廣泛存在于各種食物中，是新陳代謝不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)，也是人體活動所需能量的重要來源。人體每天攝入的食物所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于1000節(jié)AA電池，因此對于植入式醫(yī)療設(shè)備而言，人體內(nèi)的葡萄糖無疑是最充足的能量來源。
2005年，日本東北大學(xué)教授西澤松彥領(lǐng)導(dǎo)的研究小組新開發(fā)出了一種利用血液中的糖分發(fā)電的燃料電池。電池的電極上涂有分解血液中葡萄糖的酶，葡萄糖分解后，電子在電池兩極之間移動，從而產(chǎn)生電流。利用人民幣1分硬幣大小的電極，研究人員得到了相當(dāng)于0.2毫瓦的電量。這樣的生物電池可為植入糖尿病患者體內(nèi)的測定血糖值的裝置或者心臟起搏器提供充足電量。
到目前為止，大部分在實驗室中研制出來的植入式生物燃料電池都是使用酶作為催化劑，加快反應(yīng)過程，同時也產(chǎn)生更多電能。這種電池的缺點在于，酶往往在幾個小時后就會自動分解，從而嚴(yán)重影響電池的使用壽命。為此，研究人員也嘗試采用從溫泉細(xì)菌中提取的更為持久的酶來進(jìn)行催化。美國密蘇里州圣路易斯大學(xué)的電化學(xué)專家甚至將酶裝進(jìn)薄膜“口袋”中，但是在“外衣”的保護(hù)下，酶的生命也僅延長到了兩天，因此酶燃料電池走向?qū)嵱眠€有待進(jìn)一步改進(jìn)和完善。
玩的就是心跳
2006年12月，英國工貿(mào)部宣布啟動一項開發(fā)體內(nèi)微型發(fā)電機的計劃，投資額高達(dá)百萬英鎊。該項目的設(shè)計工作大部分由南安普敦大學(xué)附屬的一家公司負(fù)責(zé)。該公司已經(jīng)研制出了一套原型，大小約是預(yù)期裝置的5倍，并已在實驗室中開始測試。公司首席執(zhí)行官羅伊·弗里蘭表示，他們分別從心跳以及肢體運動兩個方面來研發(fā)這種利用人體動能發(fā)電的裝置，但出于商業(yè)考慮，他不肯透露有關(guān)發(fā)電機工作原理的具體細(xì)節(jié)。
這個研究項目的帶頭人、英國桌聯(lián)(Zarlink)半導(dǎo)體公司商業(yè)開發(fā)部經(jīng)理馬丁·麥克休說，他們的最終目標(biāo)是制造一個直徑6毫米、長20或30毫米的發(fā)電設(shè)備，大小與煙頭相當(dāng)，輸出功率達(dá)到100微瓦—150微瓦，可以驅(qū)動心臟起搏器或者生物傳感器，并希望這樣的裝置能夠在5年內(nèi)上市銷售。
另一種將動能轉(zhuǎn)化為電能的方法是利用壓電效應(yīng)。壓電敏感元件受到外力作用時就會產(chǎn)生電流，但由于材料的脆弱性以及輸出功率有限，其開發(fā)前景并不被看好。
1987年1月24日，《光明日報》一版報道：“北京清華大學(xué)氣功科研協(xié)作組采用雙盲實驗。觀察高級氣功醫(yī)師嚴(yán)新發(fā)功后的‘信息水’的變化，發(fā)現(xiàn)外氣能使對生物有生理效應(yīng)的一些物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，初步揭示氣功的機理，即導(dǎo)致生理效應(yīng)發(fā)生變化是氣功能治病的原因所在，這項研究工作，使我國氣功研究由細(xì)胞水平進(jìn)入分子水平。”“這個協(xié)作組的一位負(fù)責(zé)人，催化研究室的講師李升平，在向記者解釋他們觀察到的以上現(xiàn)象時說：……我們認(rèn)為：進(jìn)一步開展這方面的實驗研究，不僅有利于在分子水平上闡明外氣對生物的效應(yīng)，而且對于現(xiàn)代生物物理和生物化學(xué)的基礎(chǔ)研究都將具有很大意義。”1月26日，《人民日報·海外版》和英文《中國日報》也轉(zhuǎn)載發(fā)布了這條消息。香港《文匯報》對此也有報道。
由此我們可以看出，清華大學(xué)這樣的高等學(xué)府的專家們是通過實驗才發(fā)言的，他們看到并證明了氣功的異能這一事實，雖然他們并沒有明白氣功的真實原理。
氣功的浪潮由知識和文化的人掀起原因：
首先，是由于氣功的大量事實。中國知識分子近代的觀念是唯物主義無神論，科學(xué)是他們心目中的信仰，而科學(xué)注重事實。他們中有的人是通過參與氣功的實驗，從而承認(rèn)這一事實，而他們的觀點通過媒體的報道是很有影響力的。在中國人的心目中，科學(xué)家是可以信任并值得尊敬的。更多的知識分子最初接受氣功只是為了健身，而后他們中間的一些人獲得了治病的效果和特異功能，也有很多知識分子看到嚴(yán)新、張寶勝等人的神奇表演，在事實面前折服，開始把氣功作為一門新的科學(xué)；他們忽然明白了從前批判的封建迷信的一些傳說現(xiàn)象不是瞎編的，而是確有其事。雖然他們還不能接受有神論，但他們開始懷疑唯物主義的部分觀點，并以新的角度重新看待這個世界和自己。
其次，中國知識分子的無神論的文化觀念造成心靈饑渴。人們的本性中有潛在的“神”的觀念，有一種“崇拜”的本能心理，這是不可否認(rèn)的事實。而1949年以后人們的觀念以無神論無主。人們不相信有超自然的能力，“人定勝天”成為觀念之一，人們很容易崇拜“人”。當(dāng)氣功的特異現(xiàn)象出現(xiàn)后，知識分子原先的觀念無法給予合理的解釋，也不知道應(yīng)該用什么理論來應(yīng)付，從心里也不愿承認(rèn)“鬼神論”，但他們對這一新鮮事物有強烈的興趣，心理上有較大的滿足，于是引出了“人體生命科學(xué)”這一新名詞。
